从精确到随机：轻量块密码 Lilliput 的系统差分故障分析
摘要
在 SAC 2013 上，Berger 等人首次提出 Extended Generalized Feistel Networks (EGFN) 结构用于设计高效扩散的块密码。后来，基于 Type-2 EGFN，他们实现了一个新的轻量级块密码，名为 Lilliput (发表于 IEEE Transactions on Computers, Vol. 65, Issue 7, 2016)。根据已发布的密码分析结果，Lilliput 足够安全，可抵御差分、线性、Boomerang 和积分攻击，这些攻击依赖于明文和密文的统计特性。然而，缺乏对其在现实场景下，如故障攻击，抵抗力的分析。在本文中，我们对 Lilliput 在三个 nibble 导向故障模型下的系统差分故障分析 (DFA)，以 progressively 放宽的对抗假设进行全面评估其故障韧性。模型 I (multi-round fixed-location) 中的精确故障注入在特定轮次恢复主密钥，仅需 8 个故障即可实现 98% 的成功率。模型 II (single-round fixed-location) 放宽了多轮要求，证明仅限于单一轮次的 8 个故障仍足以通过利用 Lilliput 的扩散特性和 DDT 基于约束实现 99% 的成功率。模型 III (single-round random-location) 进一步弱化假设，允许故障在第 27 轮的八个最右边分支中随机发生。通过唯一识别故障位置与密文差异的高概率，攻击仍高度可行，仅需 33 个故障即可实现超过 99% 的成功率，36 个故障可超过 99.5%。我们的发现揭示了 Lilliput 在不同对抗能力下对实际故障攻击存在显著漏洞，为其安全实现提供了关键见解。
引用
@article{arxiv.2603.19781,
title = {From Precise to Random: A Systematic Differential Fault Analysis of the Lightweight Block Cipher Lilliput},
author = {Peipei Xie and Siwei Chen and Zejun Xiang and Shasha Zhang and Xiangyong Zeng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19781},
year = {2026}
}
备注
37 pages, 19 figures